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北京瑞弛分享关于磁控溅射靶材的分类都有哪些

时间:2022-03-17 作者:北京瑞弛 点击:260次

  直流溅射法要求溅射靶材能够将从离子轰击过程中得到的正电荷传递给与其紧密触摸的阴极,然后该办法只能溅射导体资料,不适于绝缘资料,由于轰击绝缘靶材时外表的离子电荷无法中和,这将导致靶面电位升高,外加电压简直都加在靶上,南北极间的离子加速与电离的机会将变小,乃至不能电离,导致不能接连放电乃至放电中止,溅射中止。故关于绝缘靶材或导电性很差的非金属靶材,须用射频溅射法(RF)。

  溅射靶材过程中涉及到复杂的散射过程和多种能量传递过程:首先,入射粒子与靶材原子发生弹性磕碰,入射粒子的一部分动能会传给靶材原子,某些靶材原子的动能超过由其周围存在的其它原子所构成的势垒(关于金属是5-10eV),然后从晶格点阵中被磕碰出来,发生离位原子,并进一步和附近的原子顺次反复磕碰,发生磕碰级联。当这种磕碰级联抵达靶材外表时,如果靠近靶材外表的原子的动能大于外表结合能(关于金属是1-6eV),这些原子就会从靶材外表脱离然后进入真空。

  溅射镀膜就是在真空中利用荷能粒子轰击靶外表,使被轰击出的粒子堆积在基片上的技能。一般,利用低压惰性气体辉光放电来发生入射离子。阴极靶由镀膜资料制成,基片作为阳极,真空室中通入0.1-10Pa的氩气或其它惰性气体,在阴极(靶)1-3KV直流负高压或13.56MHz的射频电压效果下发生辉光放电。电离出的氩离子轰击靶外表,使得靶原子溅出并堆积在基片上,构成薄膜。目前溅射办法很多,主要有二级溅射、三级或四级溅射、磁控溅射、对靶溅射、射频溅射、偏压溅射、非对称沟通射频溅射、离子束溅射以及反应溅射等。

  由于被溅射原子是与具有数十电子伏特能量的正离子交换动能后飞溅出来的,因而溅射出来的原子能量高,有利于进步堆积时原子的分散才能,进步堆积安排的致密程度,使制出的薄膜与基片具有强的附着力。

  溅射时,气体被电离之后,气体离子在电场效果下飞向接阴极的靶材,电子则飞向接地的壁腔和基片。这样在低电压和低气压下,发生的离子数目少,靶材溅射效率低;而在高电压和高气压下,虽然能够发生较多的离子,但飞向基片的电子携带的能量高,容易使基片发热乃至发生二次溅射,影响制膜质量。另外,靶材原子在飞向基片的过程中与气体分子的磕碰几率也大为增加,因而被散射到整个腔体,既会形成靶材浪费,又会在制备多层膜时形成各层的污染。

  其原理是:在磁控溅射靶材中,由于运动电子在磁场中受到洛仑兹力,它们的运动轨迹会发生曲折乃至发生螺旋运动,其运动路径变长,因而增加了与作业气体分子磕碰的次数,使等离子体密度增大,然后磁控溅射速率得到很大的进步,并且能够在较低的溅射电压和气压下作业,下降薄膜污染的倾向;另一方面也进步了入射到衬底外表的原子的能量,因而能够在很大程度上改善薄膜的质量。

  一起,通过多次磕碰而丧失能量的电子抵达阳极时,已变成低能电子,然后不会使基片过热。因而磁控溅射法具有“高速”、“低温”的优点。该办法的缺点是不能制备绝缘体膜,并且磁控电极中采用的不均匀磁场会使靶材发生明显的不均匀刻蚀,导致靶材利用率低,一般仅为20%-30%。